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A series of two-dimensional and three-dimensional quasi-steady state numerical simulations have been performed for the initial stages (seeding process) of the Czochralski (CZ) growth of oxide crystals using the finite element method (FEM). We have considered different cases and configurations with respect to real systems in the CZ-dielectrics laboratory of the Institute for Crystal Growth (IKZ). Using induction heating in metallic parts as heat source the fluid flow and temperature field were determined in the whole CZ system. The aim of these calculations was to investigate and reveal the effect of several parameters such as the geometry and location of an active afterheater with respect to the crucible, arrangement and design of thermal insulation, crucible bottom shape, and seed rotation rate on the flow and temperature field of the system and the seed-melt interface shape. The results demonstrate that the temperature and fluid flow in the gas domain is strongly affected by an active afterheater and its insulation as well as their geometry and position. The results also show the important role played by the seed rotation rate for influencing the shape of the seed-melt interface.
A computational tool and a methodology for steady state heat exchanger simulations of recuperated gas turbines and aero-engines have been developed. As an example a compact tube bundle heat exchanger with oval shaped tubes was chosen. The simulation tool proved to work for different layouts of the heat exchanger and for different geometrical configurations of the gas turbine engine exhaust ducts. The resistance tensors were tuned against both CFD-data and experimental data and the computational model was to some extent validated against experimental results. For the validation isothermal experimental data from the Laboratory of Fluid Mechanics and Turbomachinery at the Technical University of Thessaloniki was used together with hot gas channel data from MTU. The calculated and measured velocity profiles showed an acceptable agreement that in some of the cases was even very good. The calculated pressure drop deviated less than 10% for the compared cases, which must be considered to be acceptable. The calculared results for the hot gas cases showed an exaggerated heat transfer rate, most likely due to the use of a cold side heat transfer correlation for fully turbulent flow, although the Reynolds numbersindicated transitional flow.
Die derzeit verfügbaren Modelle zur Simulation von transienten Vorgängen in Asynchronlinearmaschinen sind entweder zu ungenau, zu angepasst oder zu langsam. Weder die Analyse des Antriebes mit der Finite-Elemente-Methode noch die Anwendung von herkömmlichen Zweiachsmodellen spiegeln die Vorgänge in der Maschine ausreichend wider. Die Entwicklung eines mathematischen Modells, welches die genannten Nachteile nicht aufweist, ist Gegenstand dieser Arbeit. Ausgehend von einem dreiphasigen Modell werden die Differentialgleichungen und die Bewegungsgleichung des Antriebes aufgestellt und am Beispiel eines Wirbelströmläufers Hinweise zur Parametrierung des Modells gegeben. Es erfolgt ein Vergleich zwischen Rechnung, FEMAnalyse und Messung am Beispiel eines konkreten Motors.
In this work, growth and characterisation of 3C-SiC thin films, investigation of oxidation of thus prepared layers and Pr-silicate and AlON based interface with SiC have been studied. Chemical vapor deposition of 3C-SiC thin films on Si(001) and Si(111) substrates has been investigated. Prior to the actual SiC growth, preparation of initial buffer layers of SiC was done. Using such a buffer layer, epitaxial growth of 3C-SiC has been achieved on Si(111) and Si(001) substrates. The temperature of 1100°C and 1150°C has been determined to be the optimal temperature for 3C-SiC growth on Si (111) and Si(001) substrates respectively. The oxidation studies on SiC revealed that a slow oxidation process at moderate temperatures in steps was useful in reducing and suppressing the g-C at the SiO2/SiC interface. Clean, graphitefree SiO2 has been successfully grown on 3C-SiC by silicon evaporation and UHV anneal. For the application of high-k Pr2O3 on silicon carbide, plausible interlayer, Pr-Silicate and AlON, have been investigated. Praseodymium silicate has been prepared successfully completely consuming the SiO2 and simultaneously suppressing the graphitic carbon formation. A comparatively more stable interlayer using AlON has been achieved. This interlayer mainly consists of stable phases of AlN along with some amount of Pr-aluminates and CN. Such layers act as a reaction barrier between Pr2O3 and SiC, and simultaneously provide higher band offsets.
Primary and secondary data were collected during the period of January – May 2005 and questionnaires were issued between August – December 2004 to know the Status of Wildlife and its Utilisation in Faro and Benoué National Parks North Cameroon: Case study of the Derby Eland (Taurotragus derbianus gigas Gray, 1947) and the African Wild Dog (Lycaon pictus Temminck, 1840). The line transect method was used to assess wildlife population. Geographical Information System (GIS) maps of Faro and Benoué National Parks were drawn to show their distribution. Eleven different wildlife species were studied in Faro and Benoué National park. The density of Kobus kob in Faro was 0.39 animals/km² and 0.28 animals/km² in Benoué and that for Acelaphus buselaphus was 0.4 animals/km² in Benoué National park. The encounter rate was calculated for all other species and it was weak in Faro ranging from 0.009 – 0.01 while in Benoué it was higher ranging from 0.03 – 0.87. The highest encounter rate was from Benoué National Park for Loxodonta africanna. The total biomass for wildlife was 13,224.4 kg/km² with the higest percentage contribution of which 60.49% coming from Taurotragus derbianus gigas in Faro National Park.The total biomass in Benoué National Park was 37, 1839 kg/km² with the biomass for Taurotragus derbianus gigas as 20 kg/km² and percentage contribution of 9.68%. The higest percentage contribution to the total biomass in Benoué National Park was 85.52% coming from Loxodonta Africana. No observations or trace of the Lycaon pictus was seen in the two parks (Faro and Benoué) within the study period. Removal and replacement rates of Taurotragus derbianus gigas showed a polynomial shaped curve with periods of population increase and decrease with regards to yearly behaviour while the previewed Lycaon pictus for hunting showed a polynomial shaped curve while its actual removal dwindled on a straight line. Removal and replacement is not influenced by sport hunting activities alone but prey availability, absence and presence of predators, disease, car accidents and other human influences. However, the critical value for the exploitation (sport hunting) of wildlife over a period of 20 years in Faro and Benoué National Parks was necessary to be determined though it was a difficult attempt. Income generated from park activities had doubled from 42.8 million F CFA to 92.5 million F CFA in 2001. Categories of hunters coming to the parks for hunting activities were 90% non-residents, 6% residents and 4% nationals hunting by permit. The estimated annual revenue from wildlife was 91,185.00 Euros and 773,685.00 Euros in Faro and Benoué National Parks respectively. Taurotragus derbianus gigas had the highest value of 19,400 Euros in Faro National Park and 87,000 Euros in Benoué National Park. Both parks contribute 0.58% of the total revenue generated by wildlife in Faro and Benoué. There was a high level of awareness about conservation of the Taurotragus derbianus gigas and the Lycaon pictus. Also was a general willingness to pay for the conservation of resources though it was an issue of a social dilemma of choosing between self interest and collective gains. However, the population was willing to pay 500 F CFA to generate a conservation fund to sustain identified conservation projects. Assessing the management policy of the government, 40% of the population wish to be compensated for giving away their resource while 28% opt for exchange, 9% expropriation, 16% continuation and 1% had indicated no option (neutral).
Die durchgeführten Arbeiten standen in einem engen Zusammenhang mit Arbeiten der Firma HGN GmbH zur Erforschung von Grundlagen zur schonenden Grundwasserbewirtschaftung im Einzugsgebiet der Ise. Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung und Erprobung eines Modells zur Ermittlung des nachhaltig nutzbaren Grundwasserdargebots gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie. Um zu einem auf ganz Niedersachsen übertragbaren Modell zu kommen, mussten mehrere einzelne Faktoren in eine Gesamtbetrachtung eingehen. In einem ersten Verfahrensschritt wurde das nutzbare Dargebot zum einen für einen Trockenzeitraum und zum anderen für eine normale Niederschlagsperiode berechnet. Es wurden je nach Berechnungsverfahren verschiedene Abschläge für geogene bzw. ökologische Faktoren in die Verfahren einbezogen. An dieses erste Berechnungsverfahren schließt sich in einem zweiten Verfahrensschritt ein Bewertungsschema zur Ermittlung der Sensitivität der Grundwasserkörper bzw. ihrer Vorfluter an. Die Auswahl der Eingangsparameter richtete sich dabei hauptsächlich nach den vorhandenen Daten zu Neubildung und Dynamik des Grundwassers sowie dem geologischen Aufbau. Um die Auswirkungen von Grundwasserentnahmen auf Gewässer und grundwasserabhängige Landökosysteme zu simulieren, wurden darüber hinaus Daten benötigt, die diesen Einfluss charakterisieren. Die Ermittlung der potentiellen Auswirkungen auf die grundwasserabhängigen Landökosysteme ist ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit und wird auf drei verschiedenen Wegen exemplarisch beschrieben. Zum einen als Basisabfluss-Analyse, als weiteres als Ermittlung der sensitiven Gewässerabschnitte und als letztes als Ermittlung des landschaftsnotwendigen Mindestwasserabflusses. Der erste Teil des Verfahrens zur Ermittlung des nutzbaren Grundwasserdargebots wurde größtenteils in Form von Berechnungen in Excel-Tabellen durchgeführt. Für den zweiten Teil des Verfahrens zur Ermittlung der sensitiven Gewässerabschnitte wurden die benötigten Daten größtenteils in ArcView eingelesen und zum Teil miteinander verschnitten.
Mit hoher Geschwindigkeit wechselnde qualitative und quantitative Marktanforderungen erfordern von Unternehmen geeignete Reaktionen. Die Umweltdynamik findet einerseits Eingang in die strategische Planung und führt andererseits im Ausführungssystem zu ungeplanter Turbulenz. Die taktische Ebene steht vor der Aufgabe, interne und externe Flexibilitätsanforderungen und die Flexibilitätspotentiale des Produktionsbereiches aufeinander abzustimmen. In der vorliegenden Arbeit wird ein in sich geschlossener Flexibilitätsmanagementzyklus entwickelt. Durch die Erstellung hybrider Simulationsmodelle wird es möglich, das Ausführungssystem mit diskreten Systembestandteilen detailliert abzubilden ohne auf die Beschreibung selbständigen Anpassungsverhaltens der Akteure durch Ausnutzung gegebener Handlungsspielräume in kontinuierlichen Modellbestandteilen verzichten zu müssen. Das Flexibilitätspotential des Produktionssystems wird auf diese Weise sichtbar und kann analysiert werden.
Die vorliegende Arbeit vermittelt die entsprechenden selbst entwickelten mathematischen Anwendungen auf die unterschiedlichen Einwanderungen der Flüssigkeiten in geometrisch unterschiedliche Porenbeton-Körper. Zudem wird nachgewiesen, dass man mittels der Gesetzmäßigkeiten bereits mittels wenigen Versuchen das Einwanderungsverhalten zuverlässig einstufen kann. Kennzeichnend für die Gesetzmäßigkeiten ist, dass sie nur wenige Hilfsgrößen enthalten, nämlich nur Flüssigkeitsaufnahme-Kennwerte und maximale Flüssigkeitsanreicherungs-Angaben. Die Arbeit beinhaltet zudem auch die Auswirkung von Porenbeton-Beschichtungen auf die Frost-Tau-Beständigkeit. Umfangreiche Schadensanalysen zeigen, dass Porenbetone außer den abträglichen Flüssigkeitseinwirkungen mit unterschiedlicher Wahrscheinlichkeit auch anderen schädigenden Einflüssen unterliegen können.
Aufgrund fehlender oder eingeschränkt wirksamer Basisabdichtungen von Uranerzbergbau- Hinterlassenschaften kommt es häufig zur Kontamination des abströmenden Grundwassers mit Radionukliden und Arsen. Ziel der Dissertation war es, Grundlagen für eine nachhaltige und kostengünstige In-Situ-Immobilisierung von Arsen, Uran und Radium zu ermitteln. Hierfür sollte eine ‚Reaktive-Zonen’-Technologie genutzt werden, bei der partikuläre Eisen-materialien in den Grundwasserleiter injiziert werden. Zur As- und U- Immobilisierung konnten injizierbare Graugusspulver- bzw. nano-Eisen- Mengen (2g Fe/kg Quarzsand) und eine stimulierte, autotrophe Sulfatreduktion bzw. Eisensulfidfällung erfolgreich getestet werden. Eine anaerobe Radium- Immobilisierung war bei Zusatz von 6 g Grauguss-pulver/MnO2 –Gemisches (1:1)/kg Quarzsand am Effektivsten. Durch die Kombination der Eisenpartikelinjektion mit einem vorgeschalteten ‚Pneumatic Fracturing’ zur Erzeugung gut durchlässiger Fließkanäle konnten in Injektionsversuchen im Bench-Scale-Maßstab erste erfolgsversprechende Ergebnisse für einen späteren Praxiseinsatz erzielt werden.
Need to develop affordable housing is necessary because of the numerous homeless people living in the developing countries; the present work is an attempt to alleviate the housing problem facing populations of these countries. In the current investigations, a study programme illustrating the effect of various sisal, cement, cement-sisal and cassava proportions to the compressive strength, flexural strength, dry block density and porosity of compressed earth blocks (CEB) is outlined. A constant volume manual press has been used to fabricate earth blocks, at a fairly uniform pressure. The relationship of strength, block densities and porosity to reinforcement levels has been determined. A considerable increase in strength with increasing sisal fibres, cassava powder, cement as well as cement-fibre content within certain limits is observed. Results show that sisal fibre content outside these stated limits are detrimental to the strength characteristics of compressed soil blocks. The critical sisal fibre volume for soil-sisal mix has been established. Compression and flexural strength at optimal fibre content are comparable to those of soil blocks stabilized by the already well studied conventional binders as cement; besides, these results are not recorded in literature yet. Dry block densities and porosity reflect closely on the fibre, cement, cement-fibre and cassava content. Light optical microscopy (LOM) and scanning electron microscopy (SEM) analysis have been used to verify the block morphology. Compressed earth blocks manufactured from a limited addition of cassava powder to the soil, show improved strength. Indeed the ideal strength is above one recommended by various CEB standards. Past researchers have not documented any research related to cassava as a building material. Water vapour transmission properties of the earth blocks have been determined; values show that the earth blocks may provide better indoor air quality than conventional building materials like concrete. A simple method by which strength of earth blocks could be determined in the absence of laboratory facilities in the rural villages of Kenya and related regions has also been developed. Use of traditional hydraulic stabilizers like cement can significantly improve the strength of compressed blocks. These additives are, however, costly; a negative factor especially for the poor rural communities of the developing nations. This research has shown that the commercial binders can be replaced by cheap material, thus, sisal vegetable fibres and cassava powder. Besides, a new building material, thus compressed earth blocks stabilised with cassava powder has been developed. It should however, be mentioned that the roof construction should be done in such way that rain does not directly pound the compressed earth blocks when applied for building of walls.
Environmental consciousness of the modern society has projected recycling into the limelight as it has considerable potential for saving the earth’s limited resources, and potential offers opportunities for reducing environmental pollution. This dissertation presents a methodology developed for assessing the recycling-orientation of products in product design and a tool for carrying out the assessment. The design criteria for the recycling-orientation of products are formulated by investigating and analysing relevant product design constraints, including standards and regulations that facilitate and ease recycling. Essentially, this final dissertation comprises two parts: (1) the dissertation manuscript, (2) the assessment tool, “software.” The dissertation expatiates on the methodology employed and its implementation details for assessing the recycling-orientation of products both qualitatively and quantitatively at the design stage. Several recycling related product design standards were taken into account, including WEEE, RoHS, Eco-design, and DFR. The software comprises a series of decision stages; each stage controls different active facets of its functionalities. The assessment of the recycling-orientation of product design is achieved by virtually modeling a product from the product profile. The detail of how this works is demonstrated with a case problem. The opportunity for future development and software upgrading are discussed at the end.
Mit der vorliegenden Arbeit zum Abbau von Kohlenstoffverbindungen in bewachsenen Bodenfiltern konnte gezeigt werden, dass eine Abhängigkeit der Reinigungsleistung hauptsächlich von der hydraulischen Filterbelastung und der spezifischen Abbaubarkeit des Abwassers abhängt. Dieser Zusammenhang der Reinigungsleistung konnte empirisch für die Abwasserparameter CSB und BSB5 in eine mathematische Beziehung überführt werden. Mit dem vorliegenden empirischen Berechnungsansatz lassen sich die Reinigungsleistung von Bodenfiltern im Bezug auf organische Verbindungen ohne besondere Kenntnisse des Filteraufbaus und –betriebs vorhersagen. Als Eingangsparameter für den Berechnungsansatz sind das CSB:BSB5-Verhältnis und die hydraulische Filterbelastung notwendig, um die prozentuale Reinigungsleistung angeben zu können. Eine Gütediskussion des entwickelten Modellansatzes mit 35 Langzeitmessungen aus der Literatur ergab eine mittlere Abweichung der Berechungsergebnisse von der Realität von 0,52% für CSB und 0,13% für BSB5 innerhalb eines Vertrauensintervalls von ± 5,0%. In Nomogrammen grafisch aufbereitet, kann dieser Bemessungsansatz zur Diskussion von Belastungsszenarien, zur Anlagenüberwachung und zur Bemessung mehrstufiger Bodenfilter eingesetzt werden und eine belastbare Vorhersage der kohlenstoffbezogenen Reinigungsleistung innerhalb des Vertrauensintervalls geben.
BSE, MKS und Nitrofen waren die Schlagworte, die zu Beginn des 21. Jh. eine politische Agrarwende in Deutschland einleiteten. Es wurde deutlich, dass die primär unter staatlicher Verantwortung getragene Lebensmittelüberwachung lückenhaft war und neue Lösungswege eingeschlagen werden mussten. Qualitätssicherung wurde zur neuen Herausforderung für den Ernährungssektor. Die vorliegende Dissertation soll daher einen Know-how- und Methodentransfer von der Produktionsgüterindustrie in die Ernährungsbranche anregen. Anhand der Elemente des Konzeptes des Total Quality Management werden etablierte Qualitätssysteme auf Stärken und Schwächen hin untersucht und Optimierungsvorschläge unterbreitet. Schließlich wird in der Arbeit die Qualitätstechnik des Quality Function Deployment modifiziert und erweitert, um die konzeptionelle Entwicklung von Qualitätsinitiativen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Lebensmittelproduktion zu verbessern.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt eine Untersuchung des direkten Zusammenhanges von Personalführung, Führungsqualität und Unternehmenserfolg unter besonderer Berücksichtigung der Faktoren ’Intelligenz’ und ’Menschliche Zuverlässigkeit’, deren Wirkungsweisen vor allem wegen der Notwendigkeit der interdisziplinären Hinterfragung noch weitestgehend ungeklärt sind und deren Potenziale deshalb nicht bzw. nur unzureichend genutzt werden können. Als Ausgangspunkt fungiert die Intention, daß eine gezielte Entwicklung von Anteilen der menschlichen Intelligenz ein Erfolg versprechender Weg sein könnte, die Zuverlässigkeit von Führungskräften in Führer-Geführten-Interaktionen zur erhöhen. In Verbindung mit einer gesetzten Definition zum Begriff ’Menschliche Zuverlässigkeit’ wird ein direkter Zugang zur ’akademischen’, ’emotionalen’ und ’kreativen Intelligenz’ des Menschen gesehen, aus dem sich Möglichkeiten einer systematischen und praktikablen Beeinflussung der Entwicklung von Führungskräften ergeben. Auf der Grundlage der Ableitung eines ’arbeitsweltbezogenen’ Intelligenzkonzeptes sowie der Nutzung von Methoden wie z.B. dem ’Outdoor-Training’ oder dem ’Systemischen Coaching’ wird dabei der Kreis zu einer verbesserten Führungsqualität und damit auch zu einem erhöhten Unternehmenserfolg geschlossen. Wegen der großen Komplexität der Problemstellung sind im Rahmen der Bearbeitung dieser Dissertation auch immer wieder neue Fragen entstanden, die weiterführenden wissenschaftlichen Arbeiten vorbehalten bleiben müssen. Zu diesen erfolgt ein Ausblick.
Flexible Dünnschichtsolarzellen erfordern eine ebenfalls flexible Verkapselung, um das Absorbermaterial (z.B. Kupfer - Indium – 2 Selenide (CIS) vor der Eindiffusion von Feuchtigkeit und anderen Umwelteinflüssen zu schützen. Diffusionsbarrieren auf Tantal-Silizium Basis sind z. Z. bevorzugtes Material um die Kupferdiffusion in modernen Halbleiterbauelementen zu verhindern. In dieser Arbeit werden Tantal-Silizium-Stickstoff und Tantal-Silizium-Sauerstoff Schichten für die Verkapselung von zukünftigen flexiblen Dünnschichtsolarzellen untersucht und optimiert. CIS-Solarmodule wurden mit dünnen, auf Tantal basierten Barrieren beschichtet. Die Barrierewirkung der Verkapselung wurde untersucht, indem die Veränderungen des Wirkungsgrades dünnschichtverkapselter Module während eines 1000-stündigen beschleunigten Alterungstest bestimmt wurden. Eine wesentliche Verbesserung der Barrierewirkung gegen die Eindiffusion von Feuchtigkeit wurde mit einer reaktiv gesputterten Doppelschicht aus 250 nm Ta-Si-O und 15 nm Ta- Si-N erreicht. Dieses Doppelschichtsystem erreicht bei einer Dicke von 265 nm eine vergleichbare Schutzwirkung wie eine ca. 5 µm dicke Schicht aus SiO2.